專利名稱：一種雙面背接觸太陽能電池的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種雙面背接觸太陽能電池的制備方法，屬于太陽電池領域。
背景技術：
常規(guī)的化石燃料日益消耗殆盡，在現(xiàn)有的可持續(xù)能源中，太陽能無疑是一種最清潔、最普遍和最有潛力的替代能源。目前，在所有的太陽能電池中，晶體硅太陽能電池是得到大范圍商業(yè)推廣的太陽能電池之一，這是由于硅材料在地殼中有著極為豐富的儲量，同時硅太陽能電池相比其他類型的太陽能電池，有著優(yōu)異的電學性能和機械性能。因此，晶體硅太陽電池在光伏領域占據(jù)著重要的地位。高效化是目前晶體硅太陽電池的發(fā)展趨勢，通過改進表面織構化、選擇性發(fā)射結、前表面和背表面的鈍化，激光埋柵等技術來提高太陽能電池的轉化效率，但由于其需要特殊的設備和復雜的工藝流程，產(chǎn)業(yè)化進程受到制約。目前，背接觸硅太陽電池(MWT太陽電池)受到了大家的廣泛關注，其優(yōu)點在于由于其正面沒有主柵線，減少了電池片的遮光，提高了電池片的轉換效率，在制作組件時，可以減少焊帶對電池片的遮光影響，同時采用新的封裝方式可以降低電池片的串聯(lián)電阻，減小電池片的功率損失。傳統(tǒng)的背接觸晶體硅太陽電池的制備方法為制絨、擴散制結、刻蝕、清洗、鍍膜、打孔、印刷、燒結。另一方面，在當今硅材料日益緊缺的情況下，為了充分提高太陽電池的輸出功率，雙面受光型晶體硅太陽電池已經(jīng)成為研究的熱點。如中國實用新型專利CN201699033U公開了一種雙面受光型晶體硅太陽能電池，其在說明書第3頁中公開了其制作方法(I)將原始硅片進行預清洗，去除損傷層、制絨，作為單晶硅襯底；(2)硅片背靠背進行單面硼擴散，制作P+層；(3)對非擴硼層進行單面腐蝕并用濕氧氧化去除硼硅玻璃；(4)在擴硼層P+上制作氧化硅掩蔽層；(5)同樣采用背靠背單面擴散的方法，進行后續(xù)的磷擴散，制作N+層；
(6)擴磷工藝完成后去除磷硅玻璃；(7)等離子刻蝕去邊結；(8)用PECVD在硅片雙面沉積氮化硅減反射膜；(9)絲網(wǎng)印刷兩面電極，燒結，制成雙面受光型晶體硅太陽能電池。然而，由于并未事先對硅片的一面設置掩膜，因而在步驟(2)的硼擴散之后，在非擴硼面的一面會產(chǎn)生嚴重的繞射，大量的雜質原子進入硅片的非擴硼層，將嚴重影響另一面的性能。因此，步驟(3)需要對非擴硼層進行單面腐蝕并用濕氧氧化的方法去除硼硅玻璃。顯然，該步驟操作復雜，并且可能會對非擴硼面的絨面造成損壞。此外，二次擴散工藝也使得整個工藝過程較為復雜。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的是提供一種雙面背接觸太陽能電池的制備方法。為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是一種雙面背接觸太陽能電池的制備方法，包括如下步驟
(1)在娃片上開孔；
(2)清洗硅片表面，去除損傷層，在硅片的正面和背面進行制絨；(3)在硅片的正面和孔內設置第一摻雜劑，在硅片背面的孔的周圍區(qū)域設置第一摻雜劑；所述第一摻雜劑的摻雜類型與硅片的類型相反；
(4)在硅片背面的非孔周圍區(qū)域設置第二摻雜劑；所述第二摻雜劑的摻雜類型與硅片的類型相同；
(5)在硅片的正面和背面均生長阻擋層；
(6)將步驟(5)得到的硅片在80(Tl000°C下進行退火，擴散制結；
(7)刻蝕周邊結；
(8)清洗硅片表面并去除阻擋層；
(9)在硅片的正面和背面設置鈍化減反射膜；
(10)在孔內設置孔金屬電極；雙面印刷金屬電極，燒結，即可得到雙面背接觸太陽能電池。上文中，所述第一摻雜劑的摻雜類型與硅片的類型相反，第二摻雜劑的摻雜類型與硅片的類型相同；如果是N型硅片，與硅片相反類型的第一摻雜劑可以為硼漿或硼納米硅摻雜劑，與硅片相同類型的第二摻雜劑可以為磷漿或磷納米硅摻雜劑；如果是P型硅片，與硅片相反類型的第一摻雜劑可以為磷漿或磷納米硅摻雜劑，與硅片相同類型的第二摻雜劑可以為硼漿或硼納米硅摻雜劑。設置摻雜劑的方法可以采用絲網(wǎng)印刷或噴涂的現(xiàn)有方法。所述步驟(3)中硅片背面的孔的周圍區(qū)域是指硅片背面以開孔的孔中心為圓心的2 10mm的范圍內的正方形、圓形、三角形或任意形狀的區(qū)域。所述步驟(4)中硅片背面的非孔周圍區(qū)域是指除了上述硅片背面的孔的周圍區(qū)域之外的硅片背面的區(qū)域。所述步驟￠)中的擴散制結是以退火的形式完成的，可以是恒溫擴散或變溫擴散；而非現(xiàn)有的通源擴散。所述退火可以使用爐管退火，或隧道爐退火。上述技術方案中，所述步驟(3)中的第一摻雜劑的主摻雜成分的濃度為5 50% ;步驟(4)中的第二摻雜劑的主摻雜成分的濃度為5 50%。本發(fā)明可以通過摻雜劑里摻雜質的濃度和擴散退火來調節(jié)摻雜的結的濃度和方阻，達到較優(yōu)的工藝匹配。上述技術方案中，所述步驟(5)中的阻擋層為氧化硅阻擋層，其厚度為4(Γ200nm。氧化硅阻擋層可以采用熱氧化或PECVD的方法。上述技術方案中，所述步驟(6)得到的硅片的發(fā)射結的濃度為1017 1019 atom.cm_3，結深為O. 2、. 5微米，方阻為50 100Ω/ □;硅片的高低結的濃度為IO18 IO21 atom.cm_3，結深為O. 5 I. 5微米，方阻為10 50 Ω / 口。上述技術方案中，所述步驟￠)中的擴散氣氛為氮氣，其流量為500(T30000SCCm ；或者為氮氣和氧氣的混合氣，其中，氮氣的流量為500(T30000SCCm，氧氣的流量為500 lOOOOsccm。與之相應的另一種技術方案，一種雙面背接觸太陽能電池的制備方法，包括如下步驟
(1)清洗硅片表面，去除損傷層，在硅片的正面和背面進行制絨；
(2)在硅片的正面設置第一摻雜劑；所述第一摻雜劑的摻雜類型與硅片的類型相反；(3)在硅片背面的非孔周圍區(qū)域設置第二摻雜劑；所述第二摻雜劑的摻雜類型與硅片的類型相同；
(4)在硅片的正面和背面均生長阻擋層；
(5)將步驟⑷得到的硅片在80(Tl00(rC下進行退火，擴散制結；
(6)刻蝕周邊結；清洗硅片表面并去除阻擋層；
(7)在硅片的正面和背面設置鈍化減反射膜；
(8)在娃片上開孔； (9)在孔內設置孔金屬電極；雙面印刷金屬電極，燒結，即可得到雙面背接觸太陽能電池。上述技術方案中，所述步驟(2)中的第一摻雜劑的主摻雜成分的濃度為5 50% ;步驟(3)中的第二摻雜劑的主摻雜成分的濃度為5 50%。上述技術方案中，所述步驟￠)中的阻擋層為氧化硅阻擋層，其厚度為4(Γ200nm。氧化硅阻擋層可以采用熱氧化或PECVD的方法。上述技術方案中，所述步驟(5)得到的硅片的發(fā)射結的濃度為1017 1019 atom.cm_3，結深為O. 2、. 5微米，方阻為50 100Ω/ □;硅片的高低結的濃度為IO18 IO21 atom.cm_3，結深為O. 5 I. 5微米，方阻為10 50 Ω / 口。上述技術方案中，所述步驟(5)中的擴散氣氛為氮氣，其流量為500(T30000SCCm ；或者為氮氣和氧氣的混合氣，其中，氮氣的流量為500(T30000SCCm，氧氣的流量為500 lOOOOsccm。由于上述技術方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有下列優(yōu)點
I.本發(fā)明開發(fā)了一種雙面背接觸太陽能電池的制備方法，其制備工藝簡單，易于操作；由其制得的雙面背接觸太陽能電池具有良好的電性能，其光電轉換效率可達19. 5%以上。2.本發(fā)明采用設置摻雜劑的方法，在硅片的兩面設置不同類型的摻雜劑，配合阻擋層，實現(xiàn)了硼磷的共擴散，即一次擴散，從而大大簡化了工藝流程，降低了生產(chǎn)成本，取得了顯著的效果。3.本發(fā)明在硅片的正反兩面均設置了阻擋層，因而可以防止擴散時硼磷的互擴散，提高了發(fā)射極的質量。


圖I、是本發(fā)明實施例一的制備過程示意 圖1(Γ18是本發(fā)明實施例二的制備過程示意圖。其中，I、N型硅片；2、正面；3、背面；4、孔；5、孔壁；6、絨面；7、硼漿；8、磷漿；9、阻擋層；10、發(fā)射結；11、高低結；12、減反射膜；13、正面電極；14、孔金屬電極；15、背電極。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明作進一步描述
實施例一
參見圖I、所示，一種雙面背接觸太陽能電池的制備方法，包括如下步驟
(I)在N型硅片I上開孔，孔4的孔壁5如圖I所示；(2)清洗硅片表面，去除損傷層，在硅片的正面2和背面3進行制絨，形成絨面6，如圖2所示；
(3)在硅片的正面和孔內印刷硼漿7，硼漿中硼酸的質量濃度為20%，250°C烘干2分鐘；在硅片背面孔的周圍區(qū)域印刷硼漿，250°C烘干2分鐘，如圖3 ；
(4)在硅片的背面的非孔周圍區(qū)域印刷磷漿8，磷漿中磷酸的質量濃度為25%，250°C烘干2分鐘，如圖4;
(5)在硅片的正面和背面采用PECVD沉積氧化硅阻擋層9，其厚度為90nm，如圖5；
(6)將步驟(5)得到的硅片在900°C退火擴散60分鐘，退火的氣氛為N2;N2流量為20000 sccm ;發(fā)射結10的濃度為IO18 atom. cm_3，結深為O. 35微米，方阻為70 Ω / □;高低結11的濃度為IO21 atom. cnT3,結深為I. O微米,方阻為35 Ω / □,如圖6 ;
(7)刻蝕周邊結，如圖7;
(8)清洗硅片表面并去除氧化硅阻擋層；
(9)在硅片的正面和背面設置鈍化減反射膜12，如圖8；
(10)在孔內設置孔金屬電極14;雙面印刷金屬電極，燒結，形成正面電極13和背電極15，即可得到雙面背接觸太陽能電池，如圖9。實施例二
參見圖1(Γ18所示，一種雙面背接觸太陽能電池的制備方法，包括如下步驟(1)清洗N型硅片I表面，去除損傷層，在硅片的正面2和背面3進行制絨，形成絨面6，如圖10 ；
(2)在硅片的正面印刷硼漿7，硼漿中硼酸的質量濃度為20%，250°C烘干2分鐘，如圖
11;
(3)在硅片背面的非孔周圍區(qū)域印刷磷漿8，磷漿中磷酸的質量濃度為30%，250°C烘干2分鐘，如圖12 ；
(4)在硅片的正面和背面采用PECVD沉積氧化硅阻擋層9，其厚度為90nm，如圖13；
(5)將步驟(4)得到的硅片在900°C下進行退火，擴散制結，退火的氣氛為N2；N2流量為20000 sccm ;發(fā)射結10的濃度為IO18 atom. cnT3，結深為O. 3微米，方阻為80 Ω / □，高低結11的濃度為102°，結深為I. 2微米，方阻為30 Ω/ □，如圖14 ;
(6)刻蝕周邊結；清洗硅片表面并去除阻擋層，如圖15；
(7)在硅片的正面和背面設置鈍化減反射膜12;如圖16 ；
(8)在硅片上開孔，孔4的孔壁5如圖17所示；
(9)在孔內設置孔金屬電極14;雙面印刷金屬電極，燒結，形成正面電極13和背電極15，即可得到雙面背接觸太陽能電池，如圖18。實施例三
一種雙面背接觸太陽能電池的制備方法，包括如下步驟
(1)在P型硅片上開孔；
(2)清洗硅片表面，去除損傷層，在硅片的正面和背面進行制絨，形成絨面；
(3)在硅片的正面和孔內印刷磷漿，磷漿中磷酸的質量濃度為15%，250°C烘干2分鐘；在硅片背面孔的周圍區(qū)域印刷磷漿，250°C烘干2分鐘；
(4)在硅片的背面的非孔周圍區(qū)域印刷硼漿，硼漿中硼酸的質量濃度為30%，250°C烘干2分鐘；
(5)在硅片的正面和背面采用PECVD沉積氧化硅阻擋層，其厚度為90nm；
(6)將步驟(5)得到的硅片在950°C退火擴散60分鐘，退火的氣氛為N2；N2流量為20000 sccm ;發(fā)射結10的濃度為IO18 atom. cm_3，結深為O. 35微米，方阻為70 Ω / □;高低結11的濃度為102° atom. cnT3,結深為I. O微米,方阻為40 Ω / □;
(7)刻蝕周邊結；
(8)清洗硅片表面并去除氧化硅阻擋層；
(9)在硅片的正面和背面設置鈍化減反射膜；
(10)在孔內設置孔金屬電極；雙面印刷金屬電極，燒結，形成正面電極和背電極，即可得到雙面背接觸太陽能電池。
權利要求
1.一種雙面背接觸太陽能電池的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)在娃片上開孔； (2)清洗硅片表面，去除損傷層，在硅片的正面和背面進行制絨； (3)在硅片的正面和孔內設置第一摻雜劑，在硅片背面的孔的周圍區(qū)域設置第一摻雜劑；所述第一摻雜劑的摻雜類型與硅片的類型相反； (4)在硅片背面的非孔周圍區(qū)域設置第二摻雜劑；所述第二摻雜劑的摻雜類型與硅片的類型相同； (5)在硅片的正面和背面均生長阻擋層； (6)將步驟(5)得到的硅片在80(Tl00(TC下進行退火，擴散制結； (7)刻蝕周邊結； (8)清洗硅片表面并去除阻擋層； (9)在硅片的正面和背面設置鈍化減反射膜； (10)在孔內設置孔金屬電極；雙面印刷金屬電極，燒結，即可得到雙面背接觸太陽能電池。
2.根據(jù)權利要求I所述的雙面背接觸太陽能電池的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中的第一摻雜劑的主摻雜成分的濃度為5 50% ;步驟(4)中的第二摻雜劑的主摻雜成分的濃度為5 50%。
3.根據(jù)權利要求I所述的雙面背接觸太陽能電池的制備方法，其特征在于所述步驟(5)中的阻擋層為氧化硅阻擋層，其厚度為4(T200nm。
4.根據(jù)權利要求I所述的雙面背接觸太陽能電池的制備方法，其特征在于所述步驟(6)得到的硅片的發(fā)射結的濃度為IO17 IO19 atom. cm_3，結深為O. 2、. 5微米，方阻為50^100 Ω/ □;硅片的高低結的濃度為IO18 IO21 atom. cm_3，結深為O. 5 I. 5微米，方阻為10 50Ω/ ロ。
5.根據(jù)權利要求I所述的雙面背接觸太陽能電池的制備方法，其特征在于所述步驟(6)中的擴散氣氛為氮氣，其流量為500(T30000SCCm;或者為氮氣和氧氣的混合氣，其中，氮氣的流量為500(T30000sccm，氧氣的流量為50(Tl0000sccm。
6.一種雙面背接觸太陽能電池的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)清洗硅片表面，去除損傷層，在硅片的正面和背面進行制絨； (2)在硅片的正面設置第一摻雜劑；所述第一摻雜劑的摻雜類型與硅片的類型相反； (3)在硅片背面的非孔周圍區(qū)域設置第二摻雜劑；所述第二摻雜劑的摻雜類型與硅片的類型相同； (4)在硅片的正面和背面均生長阻擋層； (5)將步驟⑷得到的硅片在800 1000で下進行退火，擴散制結； (6)刻蝕周邊結；清洗硅片表面并去除阻擋層； (7)在硅片的正面和背面設置鈍化減反射膜； (8)在娃片上開孔； (9)在孔內設置孔金屬電極；雙面印刷金屬電極，燒結，即可得到雙面背接觸太陽能電池。
7.根據(jù)權利要求6所述的雙面背接觸太陽能電池的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中的第一摻雜劑的主摻雜成分的濃度為5 50% ;步驟(3)中的第二摻雜劑的主摻雜成分的濃度為5 50%。
8.根據(jù)權利要求6所述的雙面背接觸太陽能電池的制備方法，其特征在于所述步驟(4)中的阻擋層為氧化硅阻擋層，其厚度為4(T200nm。
9.根據(jù)權利要求6所述的雙面背接觸太陽能電池的制備方法，其特征在干所述步驟(5)得到的硅片的發(fā)射結的濃度為IO17 IO19 atom. cm_3，結深為O. 2、. 5微米，方阻為50^100 Ω/ □;硅片的高低結的濃度為IO18 IO21 atom. cm_3，結深為O. 5 I. 5微米，方阻為10 50Ω/ ロ。
10.根據(jù)權利要求6所述的雙面背接觸太陽能電池的制備方法，其特征在于所述步驟(5)中的擴散氣氛為氮氣，其流量為500(T30000SCCm;或者為氮氣和氧氣的混合氣，其中，氮氣的流量為500(T30000sccm，氧氣的流量為50(Tl0000sccm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙面背接觸太陽能電池的制備方法，包括如下步驟(1)開孔；(2)清洗，在硅片的正面和背面進行制絨；(3)在硅片的正面和孔內設置第一摻雜劑，在硅片背面的孔的周圍區(qū)域設置第一摻雜劑；第一摻雜劑的摻雜類型與硅片的類型相反；(4)在硅片背面的非孔周圍區(qū)域設置第二摻雜劑；第二摻雜劑的摻雜類型與硅片的類型相同；(5)在硅片的正面和背面均生長阻擋層；(6)將上述硅片在800~1000℃下進行退火，擴散制結；(7)刻蝕周邊結；(8)清洗、去除阻擋層；(9)在硅片的正背面設置鈍化減反射膜；(10)在孔內設置孔金屬電極；印刷，燒結。本發(fā)明采用設置摻雜劑的方法，在硅片的兩面設置不同類型的摻雜劑，配合阻擋層，實現(xiàn)了硼磷的共擴散，大大簡化了工藝流程，降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號H01L31/18GK102709389SQ20121016678
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月27日 優(yōu)先權日2012年5月27日
發(fā)明者王栩生, 章靈軍 申請人:蘇州阿特斯陽光電力科技有限公司, 阿特斯(中國)投資有限公司